[發(fā)明專利]一種諧振變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811048325.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN108900097A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒澤亮;閆晗;李祖勇;蔡春健;林宏建;何曉瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發(fā)明公開了一種諧振變換器，涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。包括輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路，輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路分別通過原邊諧振電路和副邊諧振電路與高頻變壓器相連。其中，半橋三電平電路用于整流和逆變，諧振電路用于軟開關(guān)控制，高頻變壓器用于隔離和變壓。原邊諧振網(wǎng)絡(luò)輸出端與高頻變壓器TR的原邊相連，高頻變壓器TR的副邊與副邊諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連；副邊諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端與輸出側(cè)半橋三電平電路的輸入端相連，輸出側(cè)半橋三電平電路的輸出端與的輸出側(cè)電源相連。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力電子器件的發(fā)展，雙向DC-DC變換器因其體積小，重量輕，無污染，功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于分布式發(fā)電、電動(dòng)汽車、軌道交通等領(lǐng)域。

雙主動(dòng)全橋(DAB)變換器是目前應(yīng)用最為廣泛的DC-DC變換器。但是DAB變換器在實(shí)際應(yīng)用過程中存在不少問題，原邊H橋超前橋臂和滯后橋臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS軟開關(guān)的條件是不同的，滯后橋臂上的開關(guān)管在運(yùn)行過程中容易造成占空比丟失，軟開關(guān)失效，這是移相全橋DC-DC變換器的固有特性。負(fù)載較輕時(shí)，變換器ZVS范圍減小，難以實(shí)現(xiàn)全范圍軟開關(guān)。

近年來，軟開關(guān)諧振型DC-DC變化器得到了越來越多的關(guān)注。諧振變換器具有自然軟開關(guān)特性，可在較寬的輸入電壓和全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，不需要借助任何輔助網(wǎng)絡(luò)且控制簡單。但是，目前的LLC，CLLC等諧振變換器正向和反向的工作特性并不相同，無法保證雙向運(yùn)行的一致性，增加了設(shè)計(jì)難度。

目前，越來越多的場合需要DC-DC變換器滿足高壓大功率的需求。兩電平變換器的每個(gè)開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力均為輸入電壓或輸出電壓，由于開關(guān)管的限制，這種結(jié)構(gòu)的輸入電壓和輸出電壓的范圍較小，難以滿足應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目是提供一種諧振變換器，它能有效地解決在負(fù)載變化的情況下實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，減小開關(guān)管的開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種諧振變換器，包括高頻變壓器TR和具有相同結(jié)構(gòu)的輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路以及原邊諧振電路和副邊諧振電路，輸入側(cè)半橋三電平電路的輸入端與輸入側(cè)電源相連，輸出端與原邊諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連；原邊諧振網(wǎng)絡(luò)輸出端與高頻變壓器TR的原邊相連，高頻變壓器TR的副邊與副邊諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連；副邊諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入端與輸出側(cè)半橋三電平電路的輸入端相連，輸出側(cè)半橋三電平電路的輸出端與的輸出側(cè)電源相連；當(dāng)能量從輸入側(cè)電源流向輸出側(cè)電源時(shí)，輸入側(cè)半橋三電平處于逆變狀態(tài)，輸出側(cè)半橋三電平處于整流狀態(tài)；當(dāng)能量從輸出側(cè)電源流向輸入側(cè)電源時(shí)，輸出側(cè)半橋三電平處于逆變狀態(tài)，輸入側(cè)半橋三電平處于整流狀態(tài)。

所述半橋三電平電路包括半橋三電平橋臂、分壓電路和箝位電路；

半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的第一開關(guān)管S11或S21、第二開關(guān)管S12或S22、第三開關(guān)管S13或S23、第四開關(guān)管S14或S24；第二開關(guān)管S12或S22和第三開關(guān)管S13或S23的串聯(lián)中點(diǎn)與輸入側(cè)諧振電路相連，四個(gè)開關(guān)管各自并聯(lián)一個(gè)體二極管和一個(gè)寄生電容；

分壓電路包括二個(gè)電容量相等的分壓電容Cp11和Cp12或Cp21和Cp22，二個(gè)分壓電容Cp11和Cp12或Cp21和Cp22串聯(lián)后并聯(lián)在直流網(wǎng)側(cè)的正、負(fù)端；

箝位電路包括正向串聯(lián)的二個(gè)續(xù)流二極管D1和D2或D3和D4，第一二極管D1或D3的陰極與第一開關(guān)管S11或S21和第二開關(guān)管S12或S22的串聯(lián)中點(diǎn)相連，第二二極管D2或D4的陽極與第三開關(guān)管S13或S23和第四開關(guān)管S14或S24的串聯(lián)中點(diǎn)相連。

二個(gè)所述續(xù)流二極管D1和D2或D3和D4的串聯(lián)中點(diǎn)與二個(gè)所述分壓電容Cp11和Cp12或Cp21和Cp22的串聯(lián)中點(diǎn)相連。